सुरक्षित शहर निर्माण की आवश्यकता के कारण, वीडियो निगरानी के विकास को और बढ़ावा दिया गया है, और इस प्रकार इस क्षेत्र में एफपीजीए के आवेदन को भी बढ़ावा दिया गया है।
विशेष रूप से अब जब मल्टी-चैनल, हाई-डेफिनिशन, नेटवर्किंग, हाई-स्पीड कम्युनिकेशन इंटरफेस और इंटेलिजेंस की आवश्यकताओं ने इस क्षेत्र के आगे के विकास को बढ़ावा दिया है। FPGA- आधारित वीडियो वॉल कंट्रोलर.
इसके विपरीत, एफपीजीए चिप प्रौद्योगिकी, आईपी कोर और संदर्भ डिजाइन की उन्नति और नवीनीकरण ने वीडियो निगरानी के विकास को बढ़ावा दिया है।
अब, केवल डीएसपी प्रोसेसर या ऑफ-द-शेल्फ चिप्स (एएसएसपी) का उपयोग करके उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल है।
हालांकि, वर्तमान प्रोग्राम योग्य उपकरणों के उच्च एकीकरण और लचीलेपन के साथ-साथ कम बिजली की खपत और व्यापक ऑपरेटिंग रेंज के कारण, उनकी कीमतों में गिरावट जारी है। इसलिए, प्रोग्रामेबल लॉजिक गेट एरेज़ (FPGAs) के अद्वितीय उच्च प्रदर्शन और लचीलेपन का उपयोग किया जाता है। , ताकि यह कई वीडियो निगरानी उत्पादों का निर्माण कर सके।
1. क्या FPGAs को उल्लेखनीय बनाता है?
एफपीजीए जीपीयू या सीपीयू की तरह प्रोग्राम करने योग्य होते हैं लेकिन इनका उद्देश्य समानांतर, कम-विलंबता, उच्च-थ्रूपुट समस्याएं जैसे कि डिफेंस और डीप न्यूरल नेटवर्क हैं।
FPGAs के कई लाभ हैं, जिनमें से सबसे उल्लेखनीय गति है।
जबकि FPGAs आधुनिक CPU के सापेक्ष धीमी घड़ी की गति से चलते हैं, वे क्रमिक निर्देशों की धाराओं को चलाने के बजाय मौलिक रूप से समवर्ती होते हैं, इन समवर्ती संचालनों के बीच डेटा का बेहतर प्रवाह होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन में नाटकीय रूप से शुद्ध वृद्धि होती है।
पारंपरिक सीपीयू पर चलने वाले एक ही कोड पर 100 गुना अधिक तेजी से अनुप्रयोगों को चलाने की क्षमता है।
FPGA में लाखों रिप्रोग्रामेबल लॉजिक ब्लॉक होते हैं जिनका उपयोग एक ही समय में कई कार्यों को करने के लिए किया जा सकता है, जो समानांतरवाद और समरूपता के लाभ प्रदान करते हैं।
कोड लिखते समय, इंजीनियर समवर्ती रूप से चलने वाली अच्छी तरह से संरचित, स्व-निहित प्रक्रियाओं में समस्याओं को तोड़कर इस समानांतर वास्तुकला का लाभ उठा सकते हैं।
उदाहरण के लिए, जब एक छवि को गैर-समवर्ती रूप से संसाधित किया जाता है, तो एक एकल कार्यकर्ता पूरी छवि पिक्सेल को पिक्सेल द्वारा संसाधित करेगा। लेकिन जब एक ही छवि को समवर्ती रूप से संसाधित किया जाता है, तो इसे अलग-अलग श्रमिकों द्वारा एक साथ संसाधित किए जाने वाले टुकड़ों में तोड़ दिया जाता है, और फिर एक साथ वापस जोड़ दिया जाता है।
यह प्रक्रिया को और अधिक जटिल लेकिन कहीं अधिक तेज बनाता है - आने वाले डेटा को इष्टतम तरीके से विभाजित किया जाना चाहिए, श्रमिकों को कुशलतापूर्वक वितरित किया जाना चाहिए, फिर संसाधित डेटा एकत्र और पुन: एकत्रित किया जाना चाहिए, आदर्श रूप से काम की पाइपलाइन को अवरुद्ध किए बिना।
एक सामान्य सीपीयू में, इसमें डेटा को मेमोरी से धकेला और खींचा जाता है, और प्रक्रियाओं के लिए महंगा प्रोटोकॉल मेमोरी की वर्तमान स्थिति पर सहमत होता है। यहां तक कि सबसे बड़े इंटेल सीपीयू में भी केवल 18 . होता है
कोर इसकी तुलना में, एक FPGA में, डेटा प्रवाह को इंजीनियर किया जा सकता है, इसलिए यह चिप को कभी नहीं छोड़ता है।
हजारों समवर्ती प्रक्रियाएं हो सकती हैं, और प्रसंस्करण के समय को इतना थ्रूपुट अनुकूलित किया जा सकता है
हमेशा अधिकतम होता है।
2. बुद्धिमान वीडियो निगरानी में FPGA का अनुप्रयोग
वर्तमान में, IP कैमरों का रिज़ॉल्यूशन धीरे-धीरे मानक परिभाषा D1 से उच्च परिभाषा (1920×1080) में विकसित हो रहा है, और स्थानीय वास्तविक समय संपीड़न किया जाना चाहिए, इसलिए केवल कठिन संपीड़न का उपयोग किया जा सकता है। यदि कई डीएसपी प्रोसेसर का उपयोग किया जाता है, तो सिस्टम की लागत, एकीकरण और बिजली की खपत बढ़ जाएगी, जो उपयोगकर्ताओं के लिए अस्वीकार्य है; यदि एकल-चिप कम लागत वाली FPGA डिवाइस का उपयोग किया जाता है, तो प्रदर्शन डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।
हालांकि, यदि एकल-चिप उच्च-प्रदर्शन स्ट्रैटिक्स श्रृंखला FPGA डिवाइस का उपयोग किया जाता है, तो आवश्यकता को पूरा किया जा सकता है। क्योंकि इस डिवाइस में एक समान संरचित ASIC-हार्ड-कॉपी श्रृंखला डिवाइस है, यह लागत को 1/10 तक कम कर सकता है और बिजली की खपत को 50% तक कम कर सकता है। इसलिए, इस FPGA डिवाइस को सिंगल-चैनल हाई-डेफिनिशन IP कैमरा के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है
मल्टी-चैनल पिक्चर को स्थानीय रूप से मॉनिटर करने के लिए, आमतौर पर मल्टी-चैनल वीडियो डेटा को मल्टीप्लेक्स करना और पिक्चर को विभाजित और स्केल करना आवश्यक होता है। इसलिए, मानक CCIR656 प्रारूप डेटा को प्रसंस्करण के लिए वीडियो मल्टीप्लेक्सिंग स्केलिंग डिवीजन भाग में भेजा जाना चाहिए।
FPGA उपकरणों में प्रचुर मात्रा में मेमोरी संसाधन वीडियो मल्टीप्लेक्सिंग और स्केलिंग एल्गोरिथ्म के लिए आवश्यक लाइन बफर के रूप में उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त हैं, इसलिए यह हिस्सा स्क्रीन मल्टीप्लेक्सिंग और स्केलिंग और विभाजन कार्यों को जल्दी से महसूस कर सकता है।
फिर इसे मल्टी-चैनल H.264 D1 + CIF एन्कोडिंग भाग में भेजा जाता है, और FPGA में निहित शक्तिशाली समानांतर प्रसंस्करण क्षमताएँ H.264 एल्गोरिथ्म की प्रसंस्करण गति आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं। कई एएसएसपी या डीएसपी प्रोसेसर कार्यान्वयन योजनाओं की तुलना में, एक सिंगल-चिप एफपीजीए अधिक स्थिर सिस्टम प्रदर्शन, कम लागत और सर्वोत्तम मूल्य / प्रदर्शन अनुपात प्रदान करता है।
3. डीएसपी रीयल-टाइम वीडियो प्रोसेसिंग फ़ंक्शन का एहसास करने के लिए एफपीजीए का प्रयोग करें
एएसएसपी और चिपसेट समाधानों की तुलना में, एफपीजीए डिजाइन इंजीनियरों की वास्तविक जरूरतों के अनुसार लचीलेपन के विभिन्न स्तर प्रदान कर सकते हैं और पारंपरिक डीएसपी की तुलना में काफी बेहतर प्रदर्शन बनाए रख सकते हैं।
रीयल-टाइम वीडियो प्रोसेसिंग के लिए अत्यधिक उच्च सिस्टम प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, इसलिए सबसे सरल कार्यों वाले लगभग सभी सामान्य-उद्देश्य वाले डीएसपी में यह फ़ंक्शन नहीं होता है।
प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस डिजाइनरों को वीडियो सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम को लागू करने के लिए समानांतर प्रोसेसिंग तकनीक का उपयोग करने की अनुमति देता है, और केवल एक ही डिवाइस वांछित प्रदर्शन प्राप्त कर सकता है।
डीएसपी-आधारित समाधानों को आम तौर पर आवश्यक प्रसंस्करण क्षमताओं को प्राप्त करने के लिए एक ही बोर्ड पर कई डीएसपी को एम्बेड करने की आवश्यकता होती है, जो निस्संदेह प्रोग्राम संसाधनों और डेटा मेमोरी संसाधनों के ऊपरी हिस्से को बढ़ाएगी।
क्योंकि अत्यधिक संकीर्ण प्रसारण चैनलों (जैसे वायरलेस चैनल) पर उच्च-बैंडविड्थ वीडियो डेटा भेजना और सेवा की उचित गुणवत्ता (क्यूओएस) बनाए रखना बेहद मुश्किल है, डिजाइनर एफपीजीए कार्यान्वयन के आधार पर त्रुटि सुधार, संपीड़न और छवि प्रसंस्करण में सुधार के लिए प्रतिबद्ध हैं। . प्रौद्योगिकी।
MPEG-4 एल्गोरिथ्म का मूल एक ऑपरेशन है जिसे डिस्क्रीट कोसाइन ट्रांसफॉर्म (DCT) कहा जाता है। डीसीटी भाग को मानकीकृत किया गया है और इसे एफपीजीए में प्रभावी ढंग से लागू किया जा सकता है। कई समर्पित एमपीईजी डिकोडर भी इन भागों (जैसे गति अनुमान मॉड्यूल) का उपयोग करते हैं। एफपीजीए।
क्योंकि FPGA को फिर से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, डिवाइस को आसानी से ताज़ा किया जा सकता है और नए एल्गोरिदम को पूरे विकास चरण (कॉन्फ़िगरेशन के बाद सहित) में एकीकृत किया जा सकता है।
वीडियो सिस्टम का एक अन्य महत्वपूर्ण हिस्सा रंग स्थान रूपांतरण है। FPGA सिस्टम आर्किटेक्चर सर्वोत्तम प्रदर्शन और दक्षता प्राप्त करने के लिए एप्लिकेशन सिस्टम के एल्गोरिदम को समायोजित कर सकता है।
FPGA कस्टम समायोजन के माध्यम से सबसे व्यावहारिक और मूल्यवान उच्च दक्षता और उच्च दक्षता वाले उत्पाद प्रदान कर सकता है। डिज़ाइनर एप्लिकेशन के दायरे और गति के बीच समझौता कर सकते हैं, ताकि निर्दिष्ट फ़ंक्शन को डीएसपी घड़ी की तुलना में बहुत कम दर पर महसूस किया जा सके।
उदाहरण के लिए, माध्य फ़िल्टर अनुप्रयोग में, डीएसपी प्रोसेसर को एल्गोरिथम निष्पादित करने के लिए 67 घड़ी चक्रों की आवश्यकता होती है, जबकि एफपीजीए को केवल 25 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर काम करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि एफपीजीए समानांतर में इस फ़ंक्शन को लागू कर सकता है।
लेकिन डीएसपी जो उपर्युक्त फ़ंक्शन को महसूस करता है उसे 1.5GHz आवृत्ति के तहत काम करना चाहिए, यह देखा जा सकता है कि इस विशेष एप्लिकेशन में, एफपीजीए समाधान की प्रसंस्करण क्षमता 17 मेगाहर्ट्ज डीएसपी प्रोसेसर के 100 गुना तक पहुंच सकती है।
कई रीयल-टाइम इमेज और वीडियो प्रोसेसिंग फ़ंक्शंस FPGA उपकरणों के साथ कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें शामिल हैं: इमेज रोटेशन, इमेज स्केलिंग, कलर करेक्शन और क्रोमा करेक्शन, शैडो एन्हांसमेंट, एज डिटेक्शन, हिस्टोग्राम फंक्शन, शार्पनिंग, मीडियन फिल्टर और स्पेकल एनालिसिस आदि। कई फ़ंक्शंस विशिष्ट अनुप्रयोगों और प्रणालियों के उद्देश्य से हैं, और कोर आर्किटेक्चर (जैसे 2D-FIR फ़िल्टर) के शीर्ष पर बनाए गए हैं।
4. एम्बेडेड सिस्टम के लिए छवि और वीडियो वॉल नियंत्रक बनाने के लिए FPGA का उपयोग करें
वीडियो और छवि नियंत्रक बनाने के लिए FPGA उपकरणों का उपयोग छवि प्रदर्शन तकनीक को अधिक से अधिक एम्बेडेड अनुप्रयोगों में प्रवेश कर रहा है। प्रदर्शन और लचीलेपन के सही संयोजन के कारण, DSP क्षेत्र में FPGA अनुप्रयोग अधिक से अधिक सामान्य होते जा रहे हैं।
आईएसईएमसी वीडियो वॉल कंट्रोलर्स की एक नई लो-पावर फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (FPGA) सीरीज लॉन्च की है, जो पावर-सचेत डिजाइनों के लिए लो-पावर प्रोग्रामेबल सॉल्यूशंस की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अपने संसाधनों का विस्तार कर रही है।
नए FPGA डिवाइस प्रोग्राम करने योग्य लॉजिक डिवाइस में सर्वोत्तम बिजली खपत, क्षेत्र, तर्क और प्रति I/O फ़ंक्शन अनुपात प्रदान करते हैं। यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक, संचार, चिकित्सा और परीक्षण अनुप्रयोगों में पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है, विशेष रूप से जिनके लिए I / O- गहन मेमोरी बस संचालन, सामान्य-उद्देश्य I / O विस्तार, अनुक्रमण, इंटरफ़ेस रूपांतरण की आवश्यकता होती है। भंडारण, और मैन-मशीन इंटरफ़ेस टच स्क्रीन और कीबोर्ड तकनीक का अनुप्रयोग।